儀表放大器簡化音頻失真測試

所有音頻分量的關鍵測量是失真，通常標定為總諧波失真（THD）或總諧波失真+噪聲（THD+N）。THE定義為：
THD（dB）=20Log
其中：
f1=基頻幅度
f2=2次諧波幅度
f3=3次諧波幅度
f4=4次諧波幅度
fn=n次諧波幅度（＜20KHz）
THD+N是所有頻率分量（高達20KHz）除以基頻振幅的rms（均方根值）和。
然而，測量失真是件困難的任務，特別是數值大于90dB更困難。頻率源純度必須超過所希望的測量。加上，分析儀噪聲和動態范圍可能限制所實現的分辨率。
THD測量的通常方法示于圖1。1KHz正弦波通過1個低通濾波器以衰減大于1KHz的信號源諧波。為了計算測量正弦波基頻的幅度并做為參考電平存儲。被濾波的信號加到被測器件，被測器件輸出經帶抑制（陷波）濾波器，去除基頻分量。因此，剩余的失真分量具有非常小的總動態范圍。最后，放大信號并用頻譜分析儀或數字轉換器進行測量。在增益校正后，可以測量和計算THD。
這是一個有效的方法，但存在一些固有缺點。最后THD僅在濾波源時才良好。另外，濾波器必須不引入它們本身的諧波失真和噪聲分量。而且，陷波濾波器必須避免衰減2次諧波或把此誤差定標正確。
圖2示出一種更簡單方法。此方法利用低失真儀表放大器的特性。這種器件是差分輸入，單端輸出元件，去掉和簡化了輸入之間的差別。單片INA系列儀表放大器具有良好的電阻器匹配，因此具有良好的增益誤差和共模抑制。加上，用外部電阻器容易實現增益的寬范圍。低噪聲和低失真的特性是專門為音頻應用設計的，如INA217。
未濾波的1KHz參考信號加到INA非倒相輸入，同一信號也加到DUT，而DUT輸出連接到INA倒相輸入。因為儀表放大器在1KHz具有良好的共模抑制，（一般大于80dB），通常信號源分量和DUT輸出做相應衰減。
因為在1KHz的大部分信號幅度被去除，所以，僅來自DUT的剩余差分信號可以放大到所需要的增益（一般40dB左右）并輸出到頻譜分析儀，這在系統噪聲底值以上提高信號40dBINA增益。
同樣的40dB增益也使分辨率提高。而且，參考正弦波純度不影響結果，信號源失真分量對兩個輸入是共同的并被INA抑制。在此不需要濾波器。
圖1、THD測量的一般方法需要低通濾波器來衰減函數發生器的諧波和帶抑制濾波器來降低基頻振幅
圖2、用儀表放大器簡化測量過程，不需要濾波器